薄片的製造方法,控制薄片厚度的設備和程序,以及薄片的製作方法

2023-10-07 01:48:49 7

專利名稱：薄片的製造方法,控制薄片厚度的設備和程序,以及薄片的製作方法
技術領域：
本發明涉及諸如薄膜類薄片的製造方法，控制薄片厚度的設備，控制薄片厚度的程序，並涉及薄片本身。
背景技術：
在傳統的薄片製造工藝中，諸如高分子薄膜等的薄片厚度可以在橫向進行控制，以獲得預期的外形，例如相同的厚度。下面將參照圖2和圖3對傳統薄片製造工藝加以說明。
高分子聚合物作為原材料從擠壓機3擠出，同時採用模具4在與圖2紙面垂直的橫向展寬，形成薄片1。薄片1通過拉伸機2在機器方向(薄片運行方向)和橫向(薄片的橫向)拉寬，然後薄片1用卷繞機6卷繞起來。模具4在橫向以相等的間隔，設置多個厚度調節裝置10。厚度調節裝置如加熱器和空隙調節器，可以改變聚合物的流出量。厚度測量儀8在薄片1的橫向測量其厚度分布，控制裝置9，根據各個厚度調節裝置在其相應位置所得的測量值，對多個厚度調節裝置10進行控制。
為各個厚度調節裝置獨立設置的控制環是廣泛採用的控制裝置。這種控制裝置對每個控制環進行眾所周知的PID控制。其中測得的厚度值與目標值之間的偏差經過成比例的+整體的+派生的計算結果作為操縱變量傳遞給每個厚度調節裝置。日本專利No.3021135介紹了把現代控制理論用於厚度控制裝置的厚度控制器。
上述傳統控制系統為各個厚度調節裝置設置了獨立的控制環，尚不能進行令人充分滿意的控制。原因之一如下如果有一個厚度調節裝置在進行操作，就會出現互相干擾的現象，處於和相鄰的厚度調節裝置相應位置上的薄片厚度也要發生變化。由於這一原因，與各個厚度調節裝置相對應的控制環互相影響，儘管操縱變量是根據相應位置上的厚度值和目標值之間的偏差進行計算的，由於相鄰調節裝置的影響，仍會發生厚度分布不接近目標值的現象，或者接近目標值的速度非常緩慢。
還有另一個原因在一個厚度調節裝置開始操作後有一個時間滯後，直到操作結果反映在相應位置厚度的結果中，也就是說，控制中產生了一個延遲時間。因此，如果使PID控制的增益擴大，則在操縱變量傳遞到厚度調節裝置後的結果，反映到相應位置的厚度結果中之前，進行了過度操作，使控制變得不穩定。因而，為使控制保持穩定，必須使控制的增益很小，此外，控制系統的快速反應性能很差。
同時，舉例來說，聚酯薄膜被纏繞成捲筒時，可能在捲筒末端表面起皺、形成條紋或變形，大大降低捲筒的價值，甚至使之完全失去商業價值。
為了避免這一問題，建議改進薄膜的表面特性，或者是減小厚度的不勻度，或者是通過振動使厚度的不勻度在薄膜橫截面方向消散。
然而，上述現有技術既有這樣的問題，薄膜的特性就必須改變，否則就得降低生產效率，或者使改進不夠充分。特別是企圖生產更薄的薄膜時，這些問題變得更加突出。
此外，近年來，對於更好的捲筒形式的需求日益強烈，振動方法已不再能解決問題。
本發明已完全解決了這些問題。本發明的目的是提供一種能夠在橫截面方向整個寬度範圍內均勻、穩定地控制薄片厚度的薄片厚度控制器，並且提供這種薄片的製造工藝。
本發明的另一個目的是提供一種表面皺褶及條紋較少的捲筒，可保持高水平的生產效率，而不改變薄片的特性。

發明內容
本發明提供一種薄片製造方法，原材料通過帶有多個厚度調節裝置的模具，被擠壓、模塑成薄片，所述薄片的厚度由施加於所述厚度調節裝置的操縱變量進行控制；其特徵在於按照預定間隔重複進行以下各個步驟一個步驟是在橫向測量薄片厚度的分布；另一個步驟是推導出操縱變量的時間序列，在這一時間序列內，用於測定未來薄片厚度變化的估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預先計算的；還有一個步驟是至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置。
本發明還提供一種用於控制薄片厚度的設備，其中操縱變量施加於相應位置上的薄片厚度調節裝置，以薄片橫向相應位置上測量的薄片厚度值為基礎，由用於測量薄片橫向厚度分布的厚度測量裝置測量；包括用於推導操縱變量時間序列的操縱變量時間序列推導裝置，其中用於測定未來薄片厚度變化的估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預先計算的；以及操縱變量傳遞裝置，至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置。
此外，本發明提供一個程序，使計算機在預定的間隔重複操作以下各個步驟一個步驟是輸入薄片橫向各個位置的被測厚度值；另一個步驟是計算各個位置上目標厚度值和被測厚度值之間的差別；又一個步驟是以各個位置的差別為基礎，計算施加於厚度調節裝置的操縱變量，此步驟的特點在於計算操縱變量的步驟中還包括一個推導操縱變量時間序列的步驟，其中用於測定未來薄片厚度變化的估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預先計算的；還有一個步驟是至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置。
更進一步，本發明還提供一種薄片，這種薄片是採用帶有多個厚度調節裝置的模具對原材料進行擠壓、模塑而獲得的，其特徵在於，薄片在橫向的厚度側面輪廓的能譜(power spectrum)由下列公式表示P＝F(ω)F(ω)*F=-f(x)e-jxdx]]>(其中，f(x)是薄片在橫向的厚度側面輪廓(單位μm)，F(ω)是f(x)的傅立葉變換式，x是薄片在橫向的一個位置(單位m)，ω是波數(單位m-1)，F(ω)*是F(ω)的共軛複數，j是一個虛數，而且j2＝-1)，平均薄片厚度T(μm)滿足下列關係小於預定波數a的能的平均值x1≤0.2×T2，並且＜等於或大于波數a的能的平均值x2。
附圖簡述

圖1是本發明一個實施方案中薄片厚度控制流程圖。
圖2是本發明一個實施方案中薄片生產設備系統示意圖。
圖3是圖2中所示模具的關鍵部位的放大透視圖。
圖4表示本發明一個實施方案中厚度控制的基本結構。
圖5表示本發明一個實施方案中控制裝置設計方法的流程圖。
圖6表示本發明一個實施方案中厚度調節裝置及薄片厚度測量之間的關係。
圖7表示本發明一個實施方案中操縱變量的圖形。
圖8表示本發明一個實施方案中控制裝置的細節。
圖9是本發明一個實施方案中矯平操縱變量的流程圖。
圖10是本發明一個實施方案中調整操縱變量的流程圖。
圖11是本發明一個實施方案中薄片厚度控制工藝的方框圖。
圖12表示在本發明的一個實施方案中，當熱螺栓交替推拉時，薄片厚度在時間進程中的變化。
圖13表示在本發明的一個實施方案中，當熱量大或小時，薄片厚度在時間進程中的變化。
圖14是本發明一個實施方案中薄片厚度控制工藝的方框圖。
圖15是製成的帶有卷繞墩的捲筒側視圖。
圖16表示用傳統工藝進行薄片生產的薄片厚度控制的結果。
圖17表示用本發明的一個示例進行薄片生產的厚度控制的結果。
圖18表示採用本發明的工藝進行薄膜厚度控制的薄膜厚度分布。
圖19表示採用傳統工藝進行薄膜厚度控制的薄膜厚度分布。
圖20表示本發明一個實施方案中操縱變量的圖形。
圖21表示圖20中各相鄰操縱變量的差值的圖形。
圖22表示用本發明一個實施方案進行薄片生產的厚度控制結果的曲線圖。
圖23表示薄片生產中採用的厚度控制結果的曲線圖，其中操縱變量用傳統方法調整。
圖24表示本發明一個實施方案中操縱變量的圖形。
圖25表示本發明一個實施方案的控制結果。
圖26表示對應於圖6所示位置的薄片厚度圖形。
圖27表示對應於圖7所示位置的薄片厚度圖形。
圖28表示薄片生產中厚度控制結果的曲線圖，其中操縱變量用傳統方法調整。
圖29表示本發明一個實施方案中薄膜厚度在時間進程中的變化，其中熱螺栓被加熱。
圖30表示圖29示例中薄膜厚度在時間進程中的變化，其中熱螺栓被冷卻。
圖31表示圖29和圖30示例中成品捲筒的外直徑側面輪廓的曲線圖。
圖32表示本發明一個實施方案中橫向薄片厚度側面輪廓的能譜。
符號含義
1薄片2拉伸機3擠壓機4模具5冷卻滾筒6卷繞機7承載滾筒8厚度測量器9控制裝置10厚度調節裝置11空隙21操縱變量計算裝置22操縱變量傳遞裝置23操縱變量24測出的厚度值25偏差數據26薄片生產工藝27待修正的操縱變量28操縱變量計算裝置211基本熱量計算裝置212控制熱量計算裝置213控制差值計算裝置214熱量計算裝置
30熱螺栓在拉的狀況下薄片厚度在時間進程中的改變31熱螺栓在推的狀況下薄片厚度在時間進程中的改變32熱螺栓在拉的狀況下，經過一定時間後薄片厚度的變化33熱螺栓在推的狀況下，經過一定時間後薄片厚度的變化34施加熱量後的一定時間間隔35施加熱量大的情況下薄片厚度在時間進程中的改變36施加熱量小的情況下薄片厚度在時間進程中的改變37時間常數小於36中的狀況時薄片厚度在時間進程中的改變40第二期望值修正裝置41積分裝置42第一期望值43第二期望值44偏差50成品捲筒51紙管52卷繞墩60待修正的操縱變量71熱螺栓在推的狀況下薄膜厚度在時間進程中的改變7271的函數近似曲線73熱螺栓在拉的狀況下薄膜厚度在時間進程中的改變7473的函數近似曲線75薄膜厚度10％的改變76薄膜厚度90％的改變81用傳統工藝生產薄膜時，成品捲筒的外直徑側面輪廓82用本發明工藝生產薄膜時，成品捲筒的外直徑側面輪廓90能譜實現本發明的最佳模式下面參照附圖對本發明進行描述。
薄片生產工藝的一個示例，諸如高分子薄膜等的薄片厚度在薄片的橫向進行控制，以獲得預期的側面輪廓，例如相同的厚度，下面將參照圖2、圖3和圖4對其進行描述。
圖2是一般薄片生產設備的示意圖，圖3是圖2中所示模具的放大透視圖。
圖4是表示薄片厚度控制方法的方框圖。
聚合物從擠壓機3擠出，並且通過模具4使其在與圖2紙面垂直的橫向展寬，形成薄片。薄片通過拉伸機2在機器方向和橫向拉寬，然後用卷繞機6卷繞起來。
模具4在橫向以相等的間隙設置有多個厚度調節裝置10。厚度調節裝置可以是螺栓方式或者是加熱器方式。按照螺栓方式，螺栓被設置為厚度調節裝置，以機械的、熱的或電的方式改變模具4的空隙11，來改變聚合物的流出量；按照加熱器方式，加熱器被設置為厚度調節裝置，通過改變產生的熱來改變聚合物的粘度，從而改變某一部分聚合物的流動速率，改變其流出量。此外，薄片生產設備裝備有一個厚度測量儀8，用於測量薄片在橫向上的厚度分布，此外還裝備有一個控制裝置9，根據厚度分布，對厚度調節裝置10進行控制。
厚度測量儀8測量薄片的厚度值，作為薄片橫向的厚度分布。厚度測量器8可以是任何厚度測量儀器，該儀器可以利用β射線、紅外線、紫外線、X射線或其他類似射線的吸收率，或者利用光幹涉現象等。
控制裝置9接收由厚度測量儀8測出的薄片橫向厚度分布值，並獲得對應於厚度調節裝置10的各個控制點上測出的薄片厚度值；控制裝置9通過對控制的計算操作，根據採用操縱變量計算裝置21測出的對應於各個控制點的薄片厚度值，推導出各個控制點的操縱變量，關於控制點將在後面說明；控制裝置9並採用操縱變量傳遞裝置22，按預定的時間間隔將各個操縱變量傳遞給各個控制點。
各個控制點的操縱變量，通過附圖中未標出的一個動力單元，施加於厚度調節裝置10。在採用熱膨脹和收縮螺栓的熱螺栓方式中，動力單元將電能供給連接在螺栓的加熱器，將熱量加到隨能量而膨脹或收縮的螺栓上，來調節空隙11。在任何其他方法中也是如此，用電能驅動厚度調節裝置10，被驅動的厚度調節裝置控制薄片，獲得所需的側面輪廓。
下面詳細說明控制裝置9的操作。
圖1是控制裝置9的流程圖。在控制開始後的每個時間點t(t＝0，1，2，...)由厚度測量器8測出的薄片厚度分布，被用來獲得對應於厚度調節裝置10各個控制點的薄片厚度測量值。在操縱變量時間序列的推導步驟中，推導出操縱變量時間序列，這一推導步驟將在後面說明。然後，在操縱變量傳遞步驟中，實際要傳遞到厚度調節裝置10的操縱變量，在推導出的操縱變量時間序列中被確定，並傳遞並傳遞到厚度調節裝置10。這一過程一再重複，直到控制完成。
以下用不連續時間進行說明。最好是每個控制時間間隔正是厚度測量儀8在薄片1的橫向測量薄片厚度分布的時間，或者是該時間的倍數。間隔通常為數十秒到數分鐘。控制定時不必要固定循環時間，可以按需要進行改變，隨工藝條件的穩定性而定。例如，在生產開始時控制可以按短循環時間進行，而在穩定生產時，控制可以按長循環時間進行。
在採用一種工藝模型的情況下，傳遞某一操縱變量時間序列時，可以預測薄片厚度是如何變化的。在操縱變量時間序列推導步驟中，傳遞給控制操作的操縱變量應使預測的薄片厚度最佳化，亦即使預定估算函數保持在最小值。
操縱變量時間序列推導步驟中計算操作的目的，是根據預定的操縱變量時間序列推導公式，獲得操縱變量時間序列，公式採用測出的薄片厚度值及直到那時推導出的操縱變量。怎樣得出操縱變量時間推導公式的概念在下面說明。
當操縱變量施加於厚度調節裝置10時，首先要考慮一個表示薄片厚度如何改變的工藝模型。這一工藝模型作為數字公式，說明操縱變量傳遞之後厚度調節裝置操作中的滯後，薄片1從模具4到厚度測量器8處的延遲時間，厚度測量器8測量橫向厚度側面輪廓的延遲時間，以及一個厚度調節裝置操作時受到的幹擾，薄片處於和相鄰厚度調節裝置相對應的位置時，是會改變厚度的。只要上述條件全都滿足，就可以採用任何工藝模型。但是，如果將一種單個的模式用於每個厚度調節裝置，則需要大量時間，並進行大量工作，而且時間序列推導公式就變得太複雜了。因此，工藝模型最好用表示厚度調節裝置的操縱變量和相應位置的薄膜厚度值間關係的純量轉換函數，乘以表示單個厚度調節裝置之間幹擾的常數矩陣的乘積來表示，矩陣中至少對角線分量不能為零。用這種模式，可以簡化操縱變量時間序列的計算結果。這種工藝模型可用下式表示，例如，採用不連續的時間轉換函數。
公式1yM(z)=bqZ-q+aq-1Z-(q-1)+b1Z-1apZ-p+ap-1Z-(p-1)++1wu(z)]]>在上式中，yM和u分別是對應於各個厚度調節裝置的測量位置的薄片厚度值和操縱變量，作為矢量，其元素和厚度調節裝置10的數量N一樣多；p和q是不連續時間轉換函數的秩；a和b是各自的係數；p、q、a、b的確定要考慮實際薄片生產工藝中的延遲時間及滯後。
W是一個N×N矩陣，表示單個厚度調節裝置之間的相互影響。W用下式表示。
公式2 在上式中，α1(≥0)是在對應於一個第一相鄰厚度調節裝置處的薄片厚度值改變的比率，α2(≥0)是在對應於一個第二相鄰厚度調節裝置處的薄片厚度值改變的比率。在本說明書中，α1和α2被稱為幹擾比率。當某一厚度調節裝置進行操作時，在和厚度調節裝置相對應的薄片厚度測量處的薄片厚度就要改變，幹擾比率就是表示在這種情況下和相鄰的厚度調節裝置相對應的測量處的薄片厚度改變了多少的數值。即，當某一厚度調節裝置進行操作時，由於模具的剛性及拉伸工藝中的影響，不僅控制位置處的薄片厚度改變，而且在周邊一定區域內的薄片厚度也要改變。
在上述公式中，對應於第三以及更遠的鄰近厚度調節裝置位置的薄片厚度值改變的比率假設為0。但α3(≥0)及其他值也可以考慮。但是，最好假設α3(≥0)及更遠的厚度調節裝置的比率為0，因為對計算結果影響不大時，計算是比較簡單的。此外，如後面所說明的，各行的α1和α2從一行到另一行也可能是不同的。
從工藝模型來看，如果Bi＝biW，在時間點t的薄片厚度yM(t)可用公式7表示yM(t)＝a1yM(t-1)+a2yM(t-2)+…+apyM(t-p)+B1u(t-1)+B2u(t-2)+…+Bqu(t-q)此外，如果ΔyM(t)＝yM(t)-yM(t-1)，andΔu(t)＝u(t)-u(t-1)，在未來時間點t+1和t+2的薄片厚度值yM(t+1)和yM(t+2)可分別用公式8表示yM(t+1)＝yM(t)+a1ΔyM(t)+a2ΔyM(t-1)+…+apΔyM(t+1-p)+B1Δu(t)+B2Δu(t-1)+…+BqΔu(t+1-q)yM(t+2)＝yM(t)+((1+a1)a1+a2)ΔyM(t)+…+(1+a1)apΔyM(t+1-p)+B1Δu(t+1)+((1+a1)B1+B2)Δu(t)+…+(1+a1)BqΔu(t+1-q)如果此公式循環應用，在時間點t+j(j＞1)的薄片厚度值yM(t+j)可用下式表示，採用薄片厚度值yM(t-1)，...，yM(t-p)，以及操縱變量u(t-q)，...，u(t+j-1)。
公式9yM(t+j)＝yM(t)+hj，1ΔyM(t)+hj，2ΔyM(t-1)+…+hj，pΔyM(t+1-p)+gj，1Δu(t+j-1)+gj，2Δu(t+j-2)+…+gj，qΔu(t+1-q)在上式中，在時間點t時，薄片厚度值yM(t-1)，...，yM(t-p)和操縱變量u(t-1)，...，u(t-p)是已知的，g和h可由公式1中所示的轉換函數的係數a和b獲得，並且從上述工藝模型中已預先知道。因此，可以說，如果操縱變量時間序列u(t)，...，u(t+j-1)在時間點t已知後進行傳遞，就可以算出未來薄片的厚度值yM(t+j)。
以上是從一個工藝模型獲得的薄片厚度值。然而，該工藝模型與實際工藝不完全相符，由於有各種幹擾，所以實際薄片厚度值變得不同了。因此，即使在很遠的將來，測出的薄片厚度值可用來推導用於光學控制的估算函數，而現在操縱變量畢竟無從選擇地註定要採用帶有大量錯誤的不確切信息。所以，應當考慮限定時間周期，例如用來改變操縱變量的時間m(一個大於0的整數)，以及用於獲得薄片厚度值的時間p(一個大於0的整數)。即在操縱變量從時間點t變化到t+m-1並在其後保持不變的情況下，從時間點(t+L)到(t+L+P-1)(L為整數)之間的薄片厚度值可用公式10表示 上式可表示為以下所示的矢量矩陣。
公式11yM＝yMo+GFΔun+GoΔuo+QoΔyM上式是由工藝模型推導出來的未來薄片厚度值。從另一方面說，在時間點t，厚度測量儀8測量實際薄片厚度分布，由此可以知道對應於厚度調節裝置10的各個控制點的實際薄片厚度值y(t)。因此，如果將其用於預測在時間點t+J的薄片厚度值，則預測公式yP(t+j)如下
公式12yP(t+j)＝yM(t+j)+y(t)-yM(t)如上所述，預測從時間點(t+L)到(t+L+P-1)之間的薄片厚度值的公式如下公式13yP＝y+GFΔUn+GoΔUo+QoΔyM在上式中，y是一個矢量，是M個矢量y(t)的排列，每個矢量y(t)的元素為N個。即，YP是表示根據上式預測的未來薄片厚度改變的時間序列。
現在考慮估算中用以確保厚度預測公式最佳化的估算函數。
首先，在時間點t測出的薄片厚度側面輪廓y(t)，設置到達在時間點t+j的預期厚度側面輪廓r(帶有N個元素的矢量)的參考軌道yR(t+j)(j＝1，2，...)。
參考軌道可按傳統方法的要求設置，舉例來說可表示為公式14yR(t+j)＝βj-L+1y(t)+(1-βj-L+1)r如果β接近於0，可以更快地得到接近於設計輪廓r的軌道。薄片厚度預測公式和參考軌道之間的偏差(它的二次式)最好是小一些。
另一方面，對於操縱變量來說，操縱變量的變化Δu最好小一些。考慮以上各點，採用公式15J＝(yR-yP)Λ(yR-yP)+ΔUnTψΔun作為估算函數J，並且推導出操縱變量時間序列，在操縱變量時間序列中該函數成為最小值。
公式16 在上式中，第一項顯示參考軌道和預測厚度間的偏差，直到達到目標厚度值為止，第二項涉及操縱變量。Λ和ψ各自所起作用的比例。
通常，薄膜生產開始時，由於與預期厚度值的偏差很大，應施加大操縱變量使偏差迅速減小；而在穩定生產期間，由於偏差小，不應施加大操縱變量。因此，最好是在所述Λ和ψ的關係中設置不同的估算函數，以確保涉及操縱變量的ψ的組成在薄膜生產開始時小，而在薄膜穩定生產時大。
在這種情況下，確保估算函數J取得最小值的必要條件是公式17Jun=0]]>滿足上式條件的Δun為公式18Δun＝(GFTΛGF+ψ)-1GFTΛ(yR-y-GoΔuo-QoΔyM)這就是操縱變量時間序列推導公式。
也就是說，在操縱變量時間序列推導步驟中，在早先的步驟中所獲得的所測薄片厚度值y(t)代入上式的y和yR。在直到時間點t-1所獲信息的基礎上，對ΔuO和ΔyM進行校正，以推導操縱變量時間序列的Δun變量，再據此確定u(t)，...，u(t+m-1)，。
然後在操縱變量傳遞步驟中，以上所確定的操縱變量時間序列，只有u(t)實際傳遞給厚度調節裝置10。
操縱變量時間序列推導步驟和操縱變量傳遞步驟在時間點t，t+1，t+2，...重複進行。也就是說，在時間點t+1，採用操縱變量時間序列推導公式確定u(t+1)，...，u(t+m)，以新測出的y(t+1)和先前已傳遞的u(t)為已知值，並將它們中間的u(t+1)傳遞給厚度調節裝置10。
操縱變量時間序列推導步驟可如上述在每個時間點重複。此外，也可以推導操縱變量時間序列，例如在以s循環的時間點t，t+s，t+2s，其中s是2≤s≤m範圍內的一個整數；而且還可以傳遞在t到t+s-1周期內的時間點t推導出的u(t)，...，u(t+s-1)。
上述控制操作計算使受到控制的薄片厚度值能夠快速並且高度精確地具有目標厚度的側面輪廓。也就是說，如果一個厚度調節裝置進行操作，則對應於相鄰調節裝置處的薄片厚度值就會改變，把這一相互影響現象公式化的工藝模型，同樣還把開始操作一個厚度調節裝置直到其結果出現在相應位置的被測厚度值中的延遲時間及滯後加以公式化。這一工藝模型被用來確定厚度預測公式；而用於使公式最佳化的操縱變量時間序列也可以確定並加到公式上。因此，薄片厚度值能夠非常迅速並高度精確地集中到期望值上。
此外，即使當工藝模型包含錯誤或出現其他幹擾，而使實際測出的厚度值y與預測公式yP有差距，只要經常採用新測出的厚度值y，來確定預測公式和最佳操縱變量時間序列，就可以通過控制，確定準最佳控制值，而不會由於模式的錯誤與幹擾累積起來引起偏差，。因此，薄片厚度值可加以控制，而迅速並高度精確地接近期望值。
以上說明的是用參量模式作為工藝模型。但是，舉例來說，也可以採用下述各種模式脈衝反應模式，以脈衝方式的輸出作為操縱變量，在時間點t＝0時傳遞到厚度調節裝置10，脈衝反應模式說明薄片厚度值在時間點t＝1，2，3，...時的變化；階躍反應模式，以階躍方式的輸出作為操縱變量，在時間點t＝0時傳遞到厚度調節裝置10，階躍反應模式說明薄片厚度值在時間點t＝1，2，3，...時的變化；狀態空間模式，採用狀態變量說明操縱變量和狀態變量之間的關係，以及狀態變量和薄片厚度值之間的關係。
在上述薄片生產工藝中，薄片在橫向拉伸的情況下，拉伸條件在薄片中間部位的橫向可視為幾乎不變，但是如圖6所示，製成的薄片邊緣部位可能受頸縮現象的影響，薄片從模具4流出以後的寬度立刻變得比流出時的寬度窄，也可能受在模具邊緣部位流動的聚合物的影響。因此，薄片在邊緣部位拉伸的條件與在中間部位拉伸的條件不同。由於邊緣部位受工藝條件的影響比中間部位大，在薄片厚度控制裝置設計時，最好是在對應於邊緣部位處設置的工藝模型與圖1中所示的薄片橫向的中間部位不同。如果在控制裝置的各個部位設置不同的控制參數，如工藝增益及幹擾比率，那就更好了。
工藝增益指受控變量的變化與操縱變量的變化之間的比率。也就是說，工藝增益指施加於薄片厚度調節裝置的操縱變量改變一個單位量時，薄片厚度的改變量。
中間部位和邊緣部位的界限也可以根據薄膜形成條件，例如薄片橫向的拉伸比、薄片厚度及薄片橫向的厚度值的分布等來確定。隨薄膜生產的狀態來改變界限，也是一種可取的方式，舉例來說，在薄膜穩定生產的狀態下，把中間部位的寬度設置為70％～80％，剩餘部分為邊緣部位；在薄膜生產開始階段橫向上的薄膜厚度尚不穩定時，把中間部位的寬度設置為60％或更小。
對於工藝增益，最好保持邊緣部位的工藝增益小於中間部位的工藝增益，由於模具的結構限制及聚合物在模具邊緣部位的緩衝效應，如圖6的厚度分布所示，在薄片的邊緣部位，其薄片厚度的變化可能不像中間部位那麼大，即使作用於薄片厚度調節裝置的操縱變量有了一定量的變化也是如此。也就是說，由於模具可能固定在最外邊緣部位，或者由於在最外邊緣部位的幾個厚度調節裝置可能被固定，即使將操縱變量施加於薄片厚度調節裝置，以保持邊緣部位的薄片厚度更小一些，厚度調節裝置的實際驅動衝程也可能變小；此外，由於流動在模具邊緣部位的聚合物流入，在邊緣部位的薄片實際厚度不會變得像中間部位一樣薄。同樣地，即使將操縱變量施加於薄片厚度調節裝置，使薄片厚度在邊緣部位更厚，厚度調節裝置的實際驅動衝程也可能變小；或者由於部分聚合物流入模具邊緣部位，在邊緣部位的薄片實際厚度不會變得像中間部位一樣厚。
對於幹擾比率，最好是對應於邊緣部位的相鄰調節裝置處的幹擾比率大於中間部位。其原因與在工藝增益中的說明相同。由於模具可能固定在最外邊緣部位，或者由於在最外邊緣部位的幾個厚度調節裝置可能被固定，當操縱變量施加於邊緣部位的薄片厚度調節裝置時，與相鄰厚度調節裝置處的實際驅動衝程的差別可能變小；並且，由於流動在模具邊緣部位的聚合物引起緩衝效應，在控制位置的實際薄片厚度值與對應於相鄰厚度調節裝置處的薄片厚度值的差別也可能變小。
此外，由於上述原因，不要在邊緣部位設置和控制處對稱的幹擾比率，而在邊緣部位一側可保持大的幹擾比率，在中間部位一側則保持小的幹擾比率。
並且，工藝增益及幹擾比率可以在薄片流動方向的右側邊緣和左側邊緣分別設置，不必相同。
為了在中間部位和邊緣部位確定用於表達工藝模型的工藝增益和幹擾比率，最好是測量厚度調節裝置的階躍反應。也就是說，如果階躍狀態變化下的操縱變量施加於邊緣部位的厚度調節裝置以及中間部位的厚度調節裝置，則在邊緣部位及中間部位的工藝增益及幹擾比率可由在這種狀況下引起的薄片厚度的改變來測量。
下面說明以按照上述方法確定的工藝增益和幹擾比率為基礎的控制裝置9的設計方法。
設計控制裝置時，按照圖5所示的方法確定控制參數。控制參數的確定取決於設計方法。首先，以按照本發明的方法確定的工藝增益、幹擾比率及延遲時間為基礎，設置工藝模型。由於在薄膜邊緣部位的工藝增益小於中間部位，應調節控制參數以保持邊緣部位的控制增益大於中間部位，並且工藝模型用來模擬薄片厚度的變化。如果由模擬獲得的控制精度、反應度等控制性能優於預定標準值，則可使用有關的設計參數。如果控制性能不好，則重新調節控制參數，進行模擬。重複進行這一工作，以確定最佳控制參數。
如果如上所述，採用按照本發明設置的工藝模型，來模擬薄片厚度的變化，以確定控制裝置的控制參數，則可高效率地生產薄片，因為可以避免在形成薄膜時，通過試驗和錯誤來確定控制參數。
如果如上所述，採用分別適合於中間部位和邊緣部位的工藝模型進行控制，而不是在薄片的橫向完全統一地控制薄片，就能精確並穩定地控制薄片厚度，甚至在薄片的邊緣部位也是如此，邊緣部位可能受頸縮現象和聚合物流動的影響，因而不容易穩定控制。
同時，由於模具4在薄片的橫向配備有完整的凸緣，施加於每個厚度調節裝置10的操縱變量同樣影響附近厚度調節裝置的位置。因此，在各個附近厚度調節裝置的操縱變量之間的差別過大的狀態下，即使各個附近厚度調節裝置的操縱變量之間的差別調得更大，間隙的形狀不能隨操縱變量的差別而改變。由於這一原因，操縱變量對模具間隙形狀的改變影響不大，並且由於間隙調節能力降低，薄片厚度的控制精度也下降。
因此，在本發明的薄片生產工藝中，在厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)的情況下，當第i(i＝1，2，...，N)個厚度調節裝置計算所得的操縱變量與傳遞到靠近所述裝置的厚度調節裝置的操縱變量之間的差別不小於預定值T時，對傳遞到所述第i個厚度調節裝置的操縱變量最好是加以校正，使操縱變量的差別小一些，而對傳遞到所述靠近厚度調節裝置的操縱變量，應根據靜態工藝模型表述的待傳遞的操縱變量、和經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的、對應於各個厚度調節裝置位置的薄片厚度值之間的靜態關係，加以校正，校正後的各個操縱變量傳遞給所述各個厚度調節裝置。
如圖8所示，控制裝置9具有操縱變量計算裝置221、操縱變量校正裝置222、操縱變量傳遞裝置223。操縱變量計算裝置221，按照預定的控制算法，計算操縱變量，必要時由操縱變量校正裝置222對操縱變量進行校正。操縱變量傳遞裝置22 3把各個校正值精確地傳遞給厚度調節裝置10。
在操縱變量計算裝置221中，最好進行轉換處理，例如對偏差數據進行過濾處理，偏差數據就是薄片1的厚度分布及期望厚度分布之間的差值。對於過濾處理，可採用薄片橫向的流動平均方法，或採用在當前時間點之前獲得的偏差數據的加權平均方法。
在多數情況下，排列在薄片橫向的厚度調節裝置10的數量小於所述偏差數據的數量。在這種情況下，對應於各個厚度調節裝置的數據取自經過過濾處理的數據。此時最好是預先獲得各個厚度調節裝置10和偏差數據之間的對應位置。
此外，為了控制厚度調節裝置10，操縱變量計算裝置221計算用於過濾處理偏差數據的操縱變量，偏差數據的數量應減低到與厚度調節裝置相同。
當薄片厚度用上述方法進行控制時，有可能發生傳遞到厚度調節裝置的操縱變量與傳遞到靠近厚度調節裝置位置的操縱變量相比過大或過小的情況。圖7表示傳遞到各個厚度調節裝置10的操縱變量28的一個示例。各個厚度調節裝置的位置被選為橫坐標，操縱變量的量被選為縱坐標。舉例來說，操縱變量的量可以是時間比，在此期間內一定的熱量傳遞到有關的厚度調節裝置；也可以是在預定的時間間隔內，傳遞到有關厚度調節裝置的熱量的大小。在此圖中，位置為x或y的厚度調節裝置與附近厚度調節裝置的位置x-1、x+1或y-1、y+1相比，操縱變量過大或過小。
下面說明矯平此圖形中操縱變量的方法。
如果傳遞到第i個厚度調節裝置10i(i＝1，2，...，N)的操縱變量為ui，操縱變量傳遞時在對應於每個厚度調節裝置10i位置的測出的厚度值為yi(i＝1，2，...，N)。ui和yi之間的靜態數學關係示於公式19和20。靜態數學關係指薄片厚度值與操縱變量間的關係，這一關係出現在操縱變量施加於厚度調節裝置一段足夠長的時間之後。在這兩個公式中，A是一個幹擾矩陣，是表示單個厚度調節裝置間相互影響的N×N矩陣。在公式20中，α1(≥0)是對應於兩個第一相鄰厚度調節裝置位置的薄片厚度值的變化率，α2(≥0)是對應於兩個第二相鄰厚度調節裝置位置的薄片厚度值的變化率。在上式中，對應於第三和更遠的相鄰厚度調節裝置位置的薄片厚度值的變化率假設為0，但是，α3(≥0)及更遠厚度調節裝置位置的變化率也可以考慮。此外，各行的α1和α2值可能行與行之間不同。
公式19y1y2yN=Au1u2uN]]>
公式20 應當考慮以下情況，第j個厚度調節裝置10j以及兩側的各M個厚度調節裝置(10j-M，10j-M+1，...，10j-1，10j+1，...，10j+M-1，10j+M)的操縱變量應加以校正及矯平。
假設傳遞到厚度調節裝置10j的操縱變量校正率為a，傳遞到2M個厚度調節裝置10j-M，10j-M+1，...，10j-1，10j+1，...，10j+M-1，10j+M的操縱變量校正率為bi(i＝-M，-M+1，...，-1，1，...，M-1，M)。為簡化起見，以下說明傳遞到厚度調節裝置10j兩側的分別兩個厚度調節裝置的操縱變量的校正方法(M＝2)，這種方法也可應用到除M＝2之外的其他情況，以及在厚度調節裝置10j兩側的厚度調節裝置數量不等的情況。在這些情況下，下述公式可以按要求加以改變，以獲得矯平操縱變量的校正率。
如果已校正的操縱變量傳遞到厚度調節裝置10j-2，10j-1，10j，10j+1，10j+2，對應於各個厚度調節裝置的薄片厚度值的變化為Δyi(i＝j-2，j-1，j，j+1，j+2)。如果假設即使已校正的操縱變量施加於厚度調節裝置10j-1，10j-1，10j，10j+1，10j+2，薄片厚度值的變化也很小，則下列公式成立。
公式21y1y2y3y4y5=12345=Ab1b2ab3b4]]>在上述公式中，A』是對應於厚度調節裝置10i(i＝j-2，j-1，j，j+1，j+2)應就操縱變量進行校正的部分，是從A中提取的，用來表述靠近該位置的工藝模型。εi(i＝1，2，...，5)值為0或為一個接近0的有限數，最好不超過薄片厚度期望值的1.0％。
a值給定後，要獲得bi最好是用εi＝0(i＝1，2，...，5)，求解下列公式22～24。此外，可假設εi(i＝1，2，...，5)為無限數，就重複公式求解，或者假設εi(i＝1，2，...，5)接近於0，解重複公式。
公式22b1b2b3b4=aA+21112]]>在上式中，A+是A的擬逆矩陣，可由公式23獲得。
公式23A″+＝(A″TA″)-1A″T其中公式24A=11001120211202110011]]>
以上公式22～24可歸納為下列公式25和26。
公式25 公式26 A+是A的擬逆矩陣，A是從矩陣A的元素(j-M1，j-M1)中提取(j+M2，j+M2)部分並除去A中的第j列所得到的矩陣。
如果求得上述各公式的解，即可推導出操縱變量的校正率，可以矯平操縱變量，而薄片厚度改變很小。
在進行矯平時，最好使施加於第j個厚度調節裝置的操縱變量校正率不大於施加於第j個厚度調節裝置的操縱變量的10％。當需要校正率為10％或更大時，最好進行多次矯平，每次百分之幾。在這種情況下，最好是完成一次矯平之後，待薄片厚度穩定後再進行矯平。
至於矯平的定時，可以在進行控制計算，得出傳遞給各厚度調節裝置的操縱變量後，再將校正率加到操縱變量上。另一方面，校正率可在操縱變量已經施加於厚度調節裝置之後，在下一次操縱變量傳出之前獲得，加到下一次控制計算得出的操縱變量上，將已校正的操縱變量傳遞給厚度調節裝置。
下面根據圖9，說明厚度控制期間自動矯平的一個示例。為了簡化起見，下面還說明校正厚度調節裝置10兩側各兩個厚度調節裝置的操縱變量的方法，這時公式25中的M1＝M2＝2。
首先，控制裝置9計算操縱變量uk(k＝1，2，...，N)(步驟1)。然後，可以獲得傳遞給在每個位置k的厚度調節裝置10k的操縱變量uk和傳遞給在位置k+1的厚度調節裝置10k+1的操縱變量uk+1之間的差值Dk(＝uk+1-uk)(步驟2)。
在步驟3中，分別對Dk和Dk+1的絕對值和預定的閾值進行比較，並檢查確定Dk和Dk+1的符號。
然後，如果Dk和Dk+1的絕對值大於預定的閾值，或Dk和Dk+1的符號不同，也就是說，如果施加於位置k+1的厚度調節裝置的操縱變量與施加於兩側相鄰的厚度調節裝置的操縱變量相比過大或過小，那麼，為了減小這一差別，可以採用校正率a，a不大於施加於位置k+1的厚度調節裝置10k+1的操縱變量的10％，而傳遞到附近的厚度調節裝置10k-1、10k、10k+1、10k+2、10k+3的校正率bi(i＝k-1，k，k+1，k+2，k+3)可以根據公式26獲得(步驟4)。然後，將兩個校正率施加於相應的操縱變量(步驟5)。
接著，將位置k移到k＝k+2M+1(步驟6)，對厚度調節裝置進行步驟3到步驟5。這些厚度調節裝置在原位置附近，但又隔開足夠距離，不會使操縱變量受到雙重校正。
重複上述步驟直到k≥N(步驟7)，並將操縱變量實際傳遞到厚度調節裝置(步驟8)。
有些厚度調節裝置校正率可由Dk求得，這類厚度調節裝置的位置可以通過其他方法來確定按Dk絕對值遞減次序中選擇的調節裝置的預定數來確定位置；以相鄰的差值Dk的乘積絕對值或相鄰差值Dk的絕對值的和為基礎來確定位置。
在上述方法中，校正率a對被校正的操縱變量可以設置為不變的比率，或者可根據相鄰厚度調節裝置的操縱變量之間的差值，即根據Di的大小推導。
此外，除所述的a以外，bi也可像a一樣預先給出，來推導其他的校正率。
在上述方法中，矯平在每個控制循環中進行，但是也可以間歇地進行。
下面說明矯平操縱變量圖形的另一種方法。
當厚度調節裝置的數量為N(N是≥2的自然數)時，為使傳遞給所述在N個厚度調節裝置的操縱變量之中的依次相鄰的M個厚度調節裝置(M是2～N範圍內的一個自然數)的操縱變量的分散最小化，最好仍是以表達被傳遞的操縱變量和通過操縱變量獲得的薄片厚度值之間關係的工藝模型為基礎，校正傳遞給依次相鄰的M個厚度調節裝置的操縱變量。
如果傳遞給在N個厚度調節裝置之中的依次相鄰的M(M≤N)個厚度調節裝置10i(i＝1，2，...，M)的操縱變量是u′i，操縱變量被傳遞時對應於各厚度調節裝置10i的薄片厚度變化是y′i(i＝1，2，...，M)，那麼工藝模型可以表示為Y′I＝B′U′。也就是說，u′I和y′I之間的靜態數學關係，舉例來說，可由公式27和28表示。
公式27
公式28 在上面兩個公式中，A是一個幹擾矩陣，是表示單個厚度調節裝置間相互影響的M×M矩陣。在公式28中，β1(≥0)是當操縱變量在某一厚度調節裝置上變化時，對應於兩個第一相鄰厚度調節裝置位置的薄片厚度值的變化率，β2(≥0)是對應於兩個第二相鄰厚度調節裝置位置的薄片厚度值的變化率。在上式中，對應於兩個第三相鄰厚度調節裝置及更遠相鄰厚度調節裝置位置的薄片厚度值的變化率假設為0，但是，β3(≥0)及更遠厚度調節裝置的變化率也可考慮。此外，各行的β1和β2值可能行與行之間不同。
下面根據圖10，說明用於矯平操縱變量的傳遞到依次相鄰的M個厚度調節裝置的操縱變量的校正方法。
尚未校正、待傳遞到各厚度調節裝置10j的操縱變量(u′1，u′2，...，u′M)t被視為矢量U′。
首先獲得幹擾矩陣A′的M對本徵值λi(i＝1，2，...，M)和本徵矢量vi(i＝1，2，...，M)(步驟1)。此外，本徵矢量的大小歸一為1。此時，A′是M×M的方陣，並假設矩陣的秩(A′)＝M。
此時，U作為本徵矢量vi的線性組合可用下式表示。
公式29U=i=1Maivi]]>在上式中，ai是表示U′中包含本徵矢量vi程度的係數，可由下列公式獲得(步驟2)。
公式30(a1a2…aM)T＝(v1v2…vM)-1U在此情況下，通過操縱變量u的變化而得出的厚度y′i的變化可如下所示，採用vi、λi、ai表示。
公式31Y=i=1Naiivi]]>係數ai和本徵值λi的乘積aiλi中的分量相對較小，本徵矢量vi的分量對操縱變量分散的影響大，對薄片厚度的影響小。因此，即使假設aiλi＝0，薄片厚度Y』的變化也很小。
然後，用預置的閾值T1(0＜T1＜1)來估算aiλi，如果能滿足下列方程，就可以假設ai＝0(步驟3～5)。
公式32|aiλi|＜maxj(|aiλj|)·T1其中，maxj(ajλj)是ajλj(j＝1，2，...，M)的最大值。
經過如上所述校正後的ai(i＝1，2，...，M)引入下列公式，從而推導校正的操縱變量矢量U″(步驟6)。
公式33U=i=1Naivi]]>如果按上述公式校正操縱變量，操縱變量可以矯平，而薄片厚度改變很小。如果閾值T1定得較大，矯平的程度可以提高，因為多種頻率分量可以從操縱變量矢量U′中除去，但是對薄片厚度的影響趨向於增大。另一方面，如果閾值定得較小，則對薄片厚度的影響能夠減小，但矯平的程度也趨向於減小。最好是將閾值T1定為0.01～0.5。
此外，當隨ai而變時，不改變應從操縱變量矢量U′除去的本徵矢量vi，操縱變量也可用所述的公式33校正，假設對應於本徵值λi並滿足下列公式的ai為0。
公式34|λi|＜maxj(|λj|)·T2其中，0＜T2＜1，最好是0.01≤T2≤0.5。
最後，校正過的操縱變量傳遞給厚度調節裝置(步驟7)。
在本發明中，矯平可以在每一個控制循環中進行，但是也可以間歇地進行。此外，在滿足一定條件的情況下進行矯平也是一種較好的模式。例如，在傳遞給依次相鄰的M個厚度調節裝置的操縱變量的偏差大於預定值的情況下進行矯平，或在傳遞給依次相鄰的M個厚度調節裝置的操縱變量的最大值和最小值間的差值大於預定值的情況下進行矯平，或在傳遞給相鄰厚度調節裝置的操縱變量的差值大於預定值的情況下進行矯平，都是較好的模式。
在本發明中，矯平的厚度調節裝置的數量M為2～N。M＝N的情況，即M等於所有的厚度調節裝置的數量(N)，是可取的方式，因為所有厚度調節裝置的操縱變量可作為一整套進行矯平。M也可設置為小於N的任何期望值。在這種情況下，因為僅僅計算必須矯平的部分，所以計算可以簡化。
下面說明本發明的另一個最佳實施方案，在該實施方案中，本發明應用於塑料薄膜的生產。
厚度調節裝置10可以是熱螺栓方式或法蘭盤加熱器方式等。在熱螺栓方式中，熱量傳遞給熱螺栓，改變其溫度，通過熱使之膨脹或收縮，從而調節模具4的空隙11。在法蘭盤加熱器方式中，法蘭盤加熱器用於改變聚合物的溫度，從而改變聚合物的粘度，因此能改變從模具4中擠壓出的聚合物量，調節薄片1的厚度值。
如上所述，在熱螺栓及法蘭盤加熱器方式中，調節溫度以調節薄片厚度。
在熱螺栓方式中，如果提高每個厚度調節裝置10的溫度，由於模具的空隙變窄，因此薄片厚度變薄。反之，在法蘭盤加熱器方式中，如果提高溫度，由於聚合物的粘度下降，增加了從模具中的擠出量，因此薄片的厚度變厚。
在通過控制加熱型厚度調節裝置的溫度來控制薄片厚度值的方式中，當溫度增加時，厚度調節裝置10強制加熱，例如如上所述施加電能，但是當溫度降低時，在大多數情況下，厚度調節裝置10自然都容許冷卻。
在上述方法中，溫度升高時薄片厚度隨時間進程中的變化與溫度降低時的變化不同。與溫度升高的情況相比，溫度降低時薄片在時間進程中的變化出現得緩慢。
因此，在採用加熱型厚度調節裝置、並且操縱變量通過控制施加於加熱型厚度調節裝置的熱量進行控制的情況下，最好將熱量降低時熱量的變化設置得比熱量增加時大。
在圖4所示的本實施方案的控制裝置9中，操縱變量計算裝置21，以薄片1的測出的厚度值24和期望厚度值之間的差值25為根據，計算熱量23，計算出的熱量施加於薄片生產工藝26的厚度調節裝置10。在很多情況下，由於採用電加熱器，熱量是以施加給加熱型厚度調節裝置的電流來計算的。
控制裝置9將經過濾處理的偏差數據化為與厚度調節裝置同等的數量，以此為基礎計算熱量，來控制厚度調節裝置10。
下面說明熱螺栓或法蘭盤加熱器的溫度變化時引起的薄片厚度的改變，以及本發明中熱量的計算方法。
如前所述，在熱螺栓方式中，如果厚度調節裝置10的溫度升高，由於模具的空隙變小，因而薄片厚度值變小。反之，在粘度方式中，如果溫度升高，由於聚合物粘度降低，使模具中的擠出量增多，因而薄片厚度值變大。
下面參照圖12說明在熱螺栓方式中加熱及冷卻厚度調節裝置10時薄片厚度在時間進程中的變化。為了加熱厚度調節裝置10，增加施加於厚度調節裝置的熱量。反之，冷卻厚度調節裝置10時，減小施加於厚度調節裝置的熱量。
圖12表示加熱熱螺栓時薄片厚度在時間進程中的變化31，及冷卻熱螺栓時薄片厚度在時間進程中的變化30，在相反的過程中供給相同的熱量變化。可以看出，冷卻熱螺栓時，薄片厚度的變化比加熱熱螺栓時慢。
此外，圖13表示用大熱量加熱冷卻的熱螺栓及用小熱量加熱冷卻的熱螺栓時，薄片厚度在時間進程中的變化。
可以看出，用大熱量的薄片厚度變化35比用小熱量的薄片厚度變化36要快。
圖13還表示小熱量並且工藝的時間常數小，即薄片厚度值變化快的情況下薄片厚度在時間進程中的變化37。熱量施加於厚度調節裝置10後經過一定時間34，薄片厚度的變化與大熱量時相同。
因此，如果一定的時間34是一個控制循環，可以認為如果熱量較大，與時間常數小時相同的薄片厚度變化，就會在這一控制循環中出現。也就是說，如圖11(a)中所示，如果基本熱量計算裝置211，按假設冷卻期間的反應度與加熱期間相同、而不考慮實際不對稱的反應度，來計算應給出的熱量變化(基本熱量)，而得到的用於控制的熱量可以確保γ倍(γ＞1)的變化，這樣就可以改善熱螺栓冷卻時的反應度。在這種情況下，冷卻熱螺栓時施加的熱量比加熱熱螺栓時定得大，反之，加熱熱螺栓時施加的熱量可以比冷卻熱螺栓時定得小(第一種模式)。
此外，在圖12中，如果將加熱螺栓時，在熱量應用於厚度調節裝置10後經過一定時間34出現的薄片厚度變化33，與冷卻螺栓時薄片厚度變化32相比，可以看出加熱螺栓時的薄片厚度變化更大。
因此，熱量是根據測出的厚度值與期望值之間的差值定出的，而且採用了差值較大時使熱量變化較大的控制方法，如圖11(b)所示，在這種情況下，如果控制差值計算裝置213在冷卻期間轉換差值，使冷卻期間的差值是加熱期間的α倍(α＞1)，從而預先設置用於控制的差值，然後，熱量計算裝置214按正常的控制計算技術計算熱量，這樣就使熱量的變化增大，和第一種模式相同，冷卻螺栓時的反應度提高了(第二種模式)。
反之，在加熱的情況下，用於冷卻的所述測出值和期望值間的控制差值可乘以β(0＜β＜1)，從而得到熱量，此熱量可施加於加熱型厚度調節裝置(第三種模式)。
上述α、β、γ最好是參照工藝增益、加熱或冷卻的時間常數、控制循環來確定。此外，α、β、γ也可隨期望厚度值及測出的厚度之間的差別的大小來變化，而不是固定值。
在上述示例中，增加了一種裝置，使通常進行正常的對稱計算的控制系統的輸入和輸出成為不對稱。總之，有可能使控制系統進行這種不對稱的控制輸出。
下面說明本發明應用於塑料薄膜生產的另一個優選實施方案。
在生產諸如薄膜等薄片的設備中，薄片圍繞卷繞機卷繞，薄片橫向上的輕微的粗糙度產生卷繞墩，見圖15。
在現有技術中，為了避免出現這種卷繞墩，在卷繞機的前端安裝振動器，使薄片橫向振動，即薄片卷繞時發生交叉振動。如果薄片交叉振動，像這樣把較厚的部位交叉移動到橫向上，就可以避免卷繞墩的出現。
如果薄片如上所述在交叉移動的同時進行卷繞，則繞好的薄片邊緣不能保持一致，使卷繞非常彆扭。而且，還有一個問題，就是給中間產物的生產工藝引起了麻煩。
因此，最好是測量薄片在橫向的厚度分布；獲得所測厚度分布值和根據成品捲筒的預期外直徑側面輪廓而預置的第一目標值之間的差別的積分值；以積分值為基礎校正橫向上各個位置的第二目標值；採用所述估算函數，控制施加於厚度調節裝置的操縱變量，減小第二目標值和所測薄片厚度分布值之間的差別。
下面參照圖14詳細說明控制裝置9的作用。首先，積分電路41對按薄片生產工藝製成的、並用測量儀8在一定的測量起點開始的、於各個測量位置測得的薄片厚度值24，與對應於所測厚度值的位置的第一目標值42之間的偏差44求積分。
最好是將通過轉換成品捲筒的橫向預期外直徑側面輪廓而獲得的每個薄片的值作為第一目標值。舉例來說，外直徑側面輪廓在橫向可以是平板形或鼓形的，使用者期望的任何側面輪廓都可以採用。
然後第二目標值校正裝置40以積分值為基礎，在對應於積分值的位置，校正第二目標值。例如，一個薄片的期望厚度值可以設置為第二目標值。對於校正來說，第二目標值可以按照與積分值的比例來校正，或者採用PID控制或採用類似方法。在這種情況下，最好是對第二目標值預先設置上限值和下限值，避免第二目標值校正時超出了上限或下限值。
為了減小所述已校正的第二期望值43及測出的厚度值24之間的偏差，操縱變量計算裝置21用所述估算函數，推導用於厚度調節裝置10的操縱變量。但是，最好預先對偏差數據25進行過濾處理。對於過濾處理，可以採用與薄片橫向的同向流動平均方法，或者採用當前時間點之前獲得的偏差數據的加權平均方法。最好是根據生產工藝的狀態確定操縱變量，例如，在薄片生產開始之後立即校正大的厚度不勻度，而在穩定生產期間進行小的厚度不勻度的校正。
此外，在大多數情況下，排列於薄片橫向的厚度調節裝置10的數量少於測出的偏差數據的數量。在這種情況下，對應於各個厚度調節裝置的數據取自過濾處理後的偏差數據。數據可採用厚度分布函數及最小平方方法配合等等來獲得。當測出的數據足夠多時，對應數據也可用簡單消去法獲得。在這種情況下，最好預先獲得各個厚度調節裝置10與測出的厚度值24之間的對應關係。
然後，操縱變量計算裝置21，根據已減少到與厚度調節裝置同等數量的已過濾處理的偏差數據，來計算操縱變量23。操縱變量傳遞裝置22，將操縱變量23傳遞給薄片生產設備26的厚度調節裝置10。
在上述方法中，第一期望值42的所有數量、第二期望值43的數量、已測厚度值24的數量、偏差數據44及25的數量，都等於由厚度測量儀8測出的厚度值的數量，操縱變量計算裝置21在對應於各個厚度調節裝置10的位置取值，並在這些數值的基礎上計算操縱變量。但是，第一期望值42、第二期望值43、已測厚度值24、偏差數據44及25也可以預先減少到僅僅是對應於各個厚度調節裝置10的位置的數據。此外，由於第二期望值的校正不必頻繁進行，當積分裝置4對與第一期望值的差別求積分時，並無必要採用當時的最後值。因此，可以採用頻繁度適當較低的已測值，或是用於操縱變量計算裝置21以外的任何其他裝置的測出值。並且，第二期望值的校正可以在較長的循環中進行。
此外，由工藝特有的性能所決定，第一期望值可能與成品捲筒的外直徑側面輪廓不同。在這種情況下，如果製成的捲筒的橫向外直徑側面輪廓被測出，而且根據測出值校正了第一期望值，那麼製成的捲筒的外直徑側面輪廓可以得到改善。外直徑側面輪廓可以採用觸針方法或雷射位移計等測量。在卷繞開始後的短時間內，由於卷繞直徑小，所以卷繞直徑增加的速度大於卷繞開始後經過一定時間後的速度。於是，卷繞直徑小時，厚度的不勻度對製成的捲筒的影響大。因此，如果當薄片的卷繞直徑變大時，第二期望值的校正率定得較小，則薄片的生產可不受卷繞直徑的影響。
此外，在薄片生產工藝中還存在一種情況，當長度為某一長度的整數倍的捲筒生產並切割後，每個切割後的捲筒重新卷繞為長度為所述一定長度的多個捲筒。此時，最好是所有製成的捲筒的輪廓都是良好的。因此，當每個具有某一長度的多個捲筒從一個製成的捲筒重新卷繞時，最好對每個所述的一定長度求出積分，重新加以設置，並且重新獲得測出值和預置第一期望值間的偏差的積分值。重新設置之前的卷繞長度並不要求總是不變的，並且達到任何足夠必要的預定值時就可進行重新設置。
使捲筒的卷繞外形變壞的原因之一就是薄片的厚度不勻。但是，如上所述，傳統的厚度不勻度降低技術存在很多問題。本發明者進行了充分的研究，結果發現如果薄片厚度不勻度的一個具體因素被剔除，則在維持高產量並且不改動薄片特性的情況下，可以獲得具有良好捲筒形式的有輕微起皺或條紋的捲筒。特別是，薄片的橫向厚度側面輪廓被測量，並進行傅立葉變換，成為可分解為波數的能譜，而薄片厚度受到控制，以確保在所述能譜中，小於預定波數a的能的平均值X1≤0.2×T2，並且不大于波數a和更大值的能的平均值X2。按照本發明者的研究，小於一個特殊波長的成分對卷繞外形的影響大，並且如果小於所述波數a的能的平均值X1≤0.2×T2，則由薄片卷繞而形成的捲筒卷繞外形的不勻度可保持在很小的水平。在這種情況下，T是薄片的平均厚度(μm)。X1最好是≤0.1×T2。此外，如果所述波數a和更大值的能的平均值X2大於所述能的平均值X1，則可在不改動薄片特性的情況下維持高產量。X1的取值範圍最好是X1≤0.5×X2，更好的取值範圍是X1≤0.2×X2。
預定波數a可以根據薄片的種類和生產條件來設置，波數最好是在3m-1～30m-1範圍內任意選擇的數值。小於此波數的低頻成分使捲筒的卷繞外形變壞，因為厚度不勻度是累加的。另一方面，大於此波數的高頻成分不會對捲筒的卷繞外形產生這樣大的影響。
下面參照附圖，根據一個實施方案說明本發明，在這一實施方案中本發明應用於塑料薄膜的生產。
下面說明塑料薄膜(以下簡稱為薄膜)在橫向的厚度側面輪廓的測量方法。舉例來說，從成品捲筒的任意卷繞層切割幾個薄片到幾十個薄片，可以測量不連續的取樣部位的厚度，例如，採用接觸測量儀器。取樣的間隔最好是1mm或更小。此外，測量也可以在薄膜長度方向的不同位置進行，求取各次測量獲得的能譜的平均值。
在薄片橫向所獲得的厚度側面輪廓按照下列公式進行傅立葉變換，獲得各波數的能譜P。
P＝F(ω)F(ω)*F=-f(x)e-jxdx]]>其中，f(x)是薄片在橫向的厚度側面輪廓(單位μm)，F(ω)是f(x)的傅立葉變換式，x是薄片在橫向的一個位置(單位μm)，ω是波數(單位m-1)，F(ω)*是共軛複數，j是一個虛數，而且j2＝-1。
下面說明≥預定波數a的能平均值X1以及＜波數a的能的平均值X2是怎樣獲得的。也就是說，X1是波數大於0但小于波數a的能平均值，表示薄膜中所含低頻成分的厚度不勻度。X2是≥預定波數a的能平均值，表示薄膜中所含高頻成分的厚度不勻度。獲得X2時計算出的波數上限可以是獲得的能譜上限。但是，如果計算中包括的波數太高，可能包含有噪聲。因此，最好是X2是預定波數a到100m-1的能的平均值，更好是X2是預定波數a到40m-1的能的平均值。
預定數a最好等於1/(各相鄰厚度調節裝置的一個間隔×薄片在橫向的拉伸比)。大於這個數的波數的厚度不勻度對捲筒的卷繞外形的影響很小，而且難以用厚度調節裝置進行控制。
如果卷繞時薄膜振動，厚度不勻度的影響就會進一步減小。振動意味著薄膜卷繞時，隨著卷繞薄膜的橫嚮往返移動捲筒。如果卷繞時，薄膜專門在0.5×(1/波數a)≤(振幅)≤5×(1/波數a)的振幅範圍內振動，高波數的厚度不勻度對卷繞外形的影響很小。
如果採用本發明的薄片生產工藝，進行上述控制操作計算，薄片厚度可以得到控制，快速獲得高精度的預期厚度側面輪廓。從而，薄片的厚度不勻度中的低頻成分可被有效地消除。
上述實施方案中控制裝置的相應操作，可以通過計算機、採用啟動這些操作的程序等來實現。各種存儲裝置的程序及數據可由適合於計算機讀取的現有媒體，例如軟盤、MO、CD-ROM及有線或無線網絡等傳輸裝置來進行分配。
下面說明本發明用於薄片生產的示例。
示例1圖2所示薄片生產設備用於生產厚度為2.7μm的聚酯薄膜。製成的薄膜寬度為3.5m，生產部位的薄膜形成速度為175m/min。每個厚度調節裝置10為熱螺栓，其中包含可使螺栓熱膨脹和收縮的筒式加熱器，由此調節空隙11。用於厚度控制的熱螺栓數量為45。採用的厚度測量儀8是一種光幹涉型厚度測量儀，利用JP，4-522，B中所描述的光幹涉現象。該厚度測量儀可在薄膜的橫向以15mm間隔測量薄膜的厚度，同時以60秒的周期對薄膜的橫向進行掃描。控制間隔為60秒，等於厚度測量儀的掃描周期。
公式1的工藝模型如下列公式所示來確定，以對應於施加預定的操縱變量的熱螺栓的測量位置附近的薄片厚度變化為根據。在此例中，操縱變量指的是時間比，在此期間熱量施加給每個熱螺栓。
公式35 此外，公式10中的L、P、m分別為0、10、7。估算函數J的係數λi(i＝1，2，...，P)及ψi(i＝1，2，...，m)分別設為1.0和0.8。
首先，操縱變量施加於多個熱螺栓，有意造成厚度不勻度(用平均厚度值除厚度的最大值和最小值間的差值獲得)，然後按照本發明的方法控制薄膜的厚度。
此外，作為對比，採用類似程度的厚度不勻度，但薄膜的厚度按照傳統控制方法(PID控制)進行控制。
圖16表示PID控制的控制結果，圖17表示本發明方法的控制結果。在圖16中，控制約30分鐘後，厚度不勻度從8.4％僅改善為7.4％；但是在圖17中，同樣在控制約30分鐘後，厚度不勻度從9.1％改善為1.4％。這可以證實，當採用本發明的方法時，可以控制薄片厚度，快速並且高精度地獲得期望的側面輪廓。
示例2造成和示例1類似程度的厚度不勻度。控制開始後不久，厚度不勻度仍然很高，立即將估算函數J的係數λi(i＝1，2，...，P)及ψi(i＝1，2，...，m)分別設在1.0和0.5，使與操縱變量有關的ψ的作用很小，施加大操縱變量；當厚度不勻度變為5％時，各係數分別改為1.0和0.8。結果是厚度不勻度的改善比示例1快。
示例3將薄膜橫向的中心兩側各35％的範圍確定為中間部位，每邊各保留15％的範圍作為邊緣部位。預定操縱變量施加於中間部位及邊緣部位的各個任意的熱螺栓。當靠近對應於各個熱螺栓的薄片厚度測量位置的薄片厚度值穩定時，薄片厚度分布被用來確定α1和α2，在中間部位α1＝0.6，α2＝0.2；在邊緣部位α1＝0.7，α2＝0.3。在薄膜的整個寬度範圍造成與示例1、2相似程度的厚度不勻度，然後施加本發明的方法對薄膜厚度進行控制。控制的結果，在薄膜的整個寬度範圍內厚度比示例1、2更加均勻，薄膜可以穩定地形成。
示例4如上所述，圖2所示薄片生產設備用於生產厚度為2.7μm的聚酯薄膜。每個厚度調節裝置10是一個熱螺栓，包含一個可使螺栓熱膨脹和收縮的筒式加熱器，由此調節空隙11。用於厚度控制的熱螺栓數量為45，各個螺栓以20mm間距排列。採用的厚度測量儀8是利用光幹涉現象的光幹涉型厚度測量儀。製成的薄膜寬度為3.5m，生產部位的薄膜形成速度為175m/min。
在此示例中，首先按照圖5的控制裝置設計流程制定工藝模型，任意數量的熱螺栓的操縱變量按階躍方式改變，作為階躍反應試驗，以測量厚度的變化。在邊緣部位和中間部位都進行階躍反應試驗，測量厚度的變化。結果發現(1)邊緣部位的工藝增益比中間部位小。
(2)邊緣部位的幹擾比率與中間部位不同。
(3)中間部位佔整個寬度的70％，而每個邊緣部位佔15％是比較適當的。測量值見表1。
表1

在上表中，工藝增益指薄片厚度變化和施加於熱螺栓的操縱變量變化的比率。熱螺栓的操縱變量是對熱螺栓施加一定電能的時間對某一時間間隔(10秒)的百分比。因此，工藝增益的單位是μm/％。
幹擾比率表示在對應於某一工作的熱螺栓的位置當所述熱螺栓工作時引起的薄片厚度的變化，以及在第一相鄰位置或第二相鄰位置薄片厚度的變化，在對應於工作的熱螺栓的位置的變化為1。
根據階躍反應試驗的結果，本例中的工藝模型在邊緣部位和中間部位配置了不同的工藝增益及幹擾比率等兩個工藝參數。
即，在中間部位，對應於每個熱螺栓的位置的厚度變化Yi和施加於熱螺栓的操縱變量變化Ui之間的靜態數學關係由下式表示Yi＝0.05*(0.2Ui-2+0.6Ui-1+Ui+0.6Ui+1+0.2Ui+2)(1)在邊緣部位則由下式表示Yi＝0.03*(0.3Ui-2+0.7Ui-1+Ui+0.7Ui+1+0.3Ui+2)(2)其中Ui第i個位置熱螺栓的操縱變量的變化(％)Yi對應位置的厚度變化(μm)此外，假設時間常數T和延遲時間Td是作為工藝模型的動態特性而存在的。時間常數T和延遲時間Td由階躍反應試驗確定，在本例中示於表1，在邊緣部位和在中間部位獲得的值相等。
圖18表示採用根據上述工藝模型所確定的控制器生產的塑料薄膜的厚度，經過足夠時間之後，達到穩定時薄片厚度的控制結果。控制範圍從第11個螺栓到第52個螺栓(對應於從成品薄膜邊緣的600mm到310mm的位置)，中間部位的範圍為第18個螺栓到第45個螺栓。如圖所示，厚度在整個寬度範圍都是均勻的，並且能夠穩定地形成薄膜。
另一方面，圖19表示採用根據下列工藝模型所確定的控制器生產的塑料薄膜的薄片厚度的控制結果。這一工藝模型在整個寬度範圍有如下特性Yi＝0.05*(0.2Ui-2+0.6Ui-1+Ui+0.6Ui+1+0.2Ui+2) (3)邊緣部位的實際增益很小，於是控制系統的增益採用了中間部位的增益。因此，整體的增益不足，而且厚度控制的穩定性不佳。即使經過了足夠長的時間之後，厚度不勻的情況仍然存在。
示例5以下說明本發明用於生產塑料薄膜的示例。
圖2和圖3所示的生產設備，有一個模具4，帶有40個用作厚度調節裝置10的熱螺栓，本設備用於生產塑料薄膜。
此例中有一個操縱變量為時間比率，即每一預定時間內，對熱螺栓施加熱量的時間。
對於公式20的幹擾矩陣的分量來說，薄膜生產工藝被分解設置為α1＝0.75，α2＝0.35。
圖9所示為自動進行矯平。圖9中步驟3的閾值T設置在15％，校正率a設置在-5％。當每次被校正的厚度調節裝置是一個厚度調節裝置時，其操縱變量與兩個相鄰的厚度調節裝置的操縱變量有極大的不同，在其兩側分別有兩個相鄰厚度調節裝置，總共有五個厚度調節裝置。
由於在公式21中εi＝(i＝1，2，...，5)一個擬逆矩陣被用於矯平，見公式22～24。
對於每個操縱變量可以求得Di，並且當它滿足Di＞T＝15，Di-1＞T＝15以及Di×Di-1＜0時，按照公式22，可以求得操縱變量的校正率。
薄片厚度控制期間，在某一時間點操縱變量的圖形示於圖20，傳遞到相鄰厚度調節裝置的操縱變量間的差值的圖形示於圖21。在圖20和21中，操縱變量的大小被選為縱坐標，表示將一定的熱量施加給一個熱螺栓的時間，對每個預定時間間隔的比率。在i+1位置的操縱變量值與兩個相鄰位置的值相比計劃大約是20％。在圖21中，Di和Di+1大於閾值並且符號不同。因此，操縱變量40(＝ui+1)被矯平。作為其結果，在公式22中，校正率bi分別為b1＝b4＝-1.0％，b2＝b3＝3.0％。
計算所得的校正率被加到操縱變量上，並將其和傳遞給厚度調節裝置。
圖22表示對應於在位置i+1並接收到操縱變量60的厚度調節裝置的測出的厚度值在時間進程中的變化。薄片厚度在時間進程中的變化很小。
作為對比，採用JP,7-329147，A Gazette所說明的方法，校正圖20中所示的操縱變量圖形中的操縱變量，將操縱變量60及兩個相鄰位置的操縱變量之間的差別減小到≤10％。在此情況下，薄片厚度在時間進程中的變化示於圖23。薄片厚度變化很大，損壞了薄片的質量。
示例6以下說明本發明用於生產塑料薄膜的示例。
圖2和圖3所示的生產設備，有一個模具4，帶有38個用作厚度調節裝置10的熱螺栓，本設備用於生產塑料薄膜。
此例中有一個操縱變量為時間比率，即每一預定時間內，對熱螺栓施加熱量的時間。
對於公式28的幹擾矩陣的分量來說，薄膜生產工藝被分解設置為β1＝0.75，β2＝0.35。
當傳遞給38個厚度調節裝置的操縱變量的標準偏差≥3％時，應決定進行操縱變量的矯平。公式1中M＝38，T1＝0.05，對所有38個厚度調節裝置的操縱變量進行矯平。
薄片厚度控制期間，在某一時間點操縱變量的圖形示於圖24。操縱變量的大小被選為縱坐標，表示將一定的熱量施加給一個熱螺栓的時間，對每個預定時間間隔的比率。由於此時操縱變量的標準偏差為3.5％，因此操縱變量已經矯平。圖25表示施加於厚度調節裝置的已矯平的操縱變量的圖形。其結果是，操縱變量的標準偏差變為2.3％。所以，矯平可使操縱變量的標準偏差減小。圖26表示矯平之前薄片厚度的分布，圖27表示矯平之後薄片厚度的分布。矯平前後的厚度分布差別不大。
作為對比，為使在兩個相鄰位置的操縱變量的差別變為≤7％，採用JP07329147A所說明的方法，在圖24中所示的操縱變量圖形中，按照各個相鄰厚度調節裝置的操縱變量間的遞減次序，順次校正操縱變量。操縱變量標準偏差變為2.3％時的薄片厚度分布示於圖28。薄片厚度分布變化很大。
示例7以下說明本發明用於生產塑料薄膜的示例。
在採用熱螺栓的薄膜生產工藝中，向多個螺栓施加一定的熱量，以推動或拉動螺栓。在此情況下，薄膜厚度在時間進程中的變化的平均值71和73示於圖29和30。圖中的折線72和74是從函數上近似71和73而得來的。如果對比近似曲線72從整個變化的10％到90％(圖29中的虛線75和76)所需的時間和近似曲線74作相似變化(圖30中的虛線75和76)所需時間，則用於加熱(推)(72)的時間比冷卻(拉)(74)的時間短，其係數約為1.4。圖31表示此時製成的捲筒的外直徑側面輪廓81。由於拉的操作慢且不足，因此外直徑側面輪廓一般比預期的薄。
因此在冷卻的情況下，將熱量的變化增加到1.4倍，以生產上述薄膜。圖31表示此時製成的捲筒的外直徑側面輪廓82。在冷卻螺栓時施加較大的熱量，可以改善冷卻期間的反應度，並使成品捲筒的外直徑側面輪廓的不勻度普遍減小。
在採用熱螺栓時，如果測出值小於期望值，則相應的熱螺栓被冷卻。在這種情況下，如果測出值和期望值之間的差值增加到1.4倍，就可獲得熱量，捲筒的外直徑側面輪廓的不勻度，如此例所示，可以普遍減小。
示例8以下說明本發明用於生產塑料薄膜的示例。
如上所述，圖2所示薄片生產設備用於生產厚度為2.7μm的聚酯薄膜。作為厚度調節裝置10，每個熱螺栓包含一個可使其熱膨脹和收縮並由此調節空隙11的筒式加熱器。用於厚度控制的熱螺栓數量為45，各個螺栓以20mm間距排列。生產部位的薄片寬度為3.5m，薄片橫向的拉伸比為3.5倍。
作為操縱變量的計算控制，一個步驟是在橫向測量薄片厚度的分布；另一個步驟是推導出操縱變量的時間序列，在這一時間序列內，用於測定未來薄片厚度變化的估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預先計算的；還有一個步驟是至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置，在預定的間隔進行重複。
卷好的捲筒分為三個捲筒，從各捲筒的表面層各切下10片，用接觸式薄膜厚度測量儀以0.5mm的間隔測量薄片的厚度。能譜90示於圖32。
在1/(厚度調節裝置間的一個間隔×薄片在橫向的拉伸比)的波數a＝0.014時，小于波數a的能的平均值X1＝25，等於或大于波數a的能的平均值X2＝120。與X2相比，X1顯得相當小。薄膜捲筒的卷繞形狀很好。
在上述示例中，熱螺栓被用作厚度調節裝置，但是如果適合於本發明的目的，厚度調節裝置也不特別局限於此。例如，也可以採用諸如伺服電動機、氣動電動機、模壓螺栓等傳動裝置。用於改變厚度調節裝置的操縱變量的要素可以是激勵時間和電壓之外的其他要素，例如模壓螺栓的旋轉角及加熱器的溫度。
工業適用性如上所述，由於本發明的薄片製造方法可以控制薄片的厚度，快速獲得預期厚度側面輪廓，從生產開始直至產品達到可接受的預定厚度不勻度水平的時間可以縮短，極大地減少了此期間製造的不合格產品的數量，提高了生產效率，從而降低了薄片的成本。此外，即使薄片的厚度側面輪廓改變，例如，由於薄膜生產期間拉伸機的溫度分布改變，也能受到控制，迅速獲得預期外形。因此，其結果是薄片的厚度均勻性可以得到改善，因而改善了薄片的質量。
權利要求
1.一種薄片的製造方法，其中原材料通過帶有多個厚度調節裝置的模具，被擠壓、模塑成薄片，所述薄片的厚度由施加於所述厚度調節裝置的操縱變量進行控制；其特徵在於按照預定間隔重複進行以下各個步驟一個步驟是在橫向測量薄片厚度的分布；另一個步驟是推導出操縱變量的時間序列，在這一時間序列內，用於測定未來薄片厚度變化的估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預先計算的；還有一個步驟是至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置。
2.根據權利要求1的薄片製造方法，其中所述預定估算函數以所述薄片厚度變化和所述操縱變量的變化為根據。
3.根據權利要求2的薄片製造方法，其中預定估算函數在生產開始時及穩定生產期間採用不同的函數，以確保在生產開始時與穩定生產期間相比，薄片厚度變化的作用相對大於操縱變量的作用。
4.根據權利要求1的薄片製造方法，其中採用的工藝模型用一個轉換函數和一個常數矩陣相乘的乘積表示，常數矩陣中至少對角線分量不為0。
5.根據權利要求4的薄片製造方法，其中與薄片橫向上的邊緣部位以及中間部位相對應的位置上各不相同的係數，被用作所述常數矩陣。
6.根據權利要求1的薄片製造方法，其中厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)；傳遞給第i個(i＝1，2，...，N)厚度調節裝置的操縱變量經過校正，以減小推導出的第i個厚度調節裝置的操縱變量與傳遞給靠近第i個厚度調節裝置的厚度調節裝置的操縱變量之間的差別，當此差別不小於預定值T時進行這一校正，而傳遞到所述附近厚度調節裝置的操縱變量，是根據表述待傳遞的操縱變量和經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的薄片厚度值之間靜態關係的靜態工藝模型進行校正的；校正後的各個操縱變量傳遞給所述各個厚度調節裝置。
7.根據權利要求6的薄片製造方法，其中待傳遞給第i個厚度調節裝置的操縱變量的校正率為a時，待傳遞給分別在第i個厚度調節裝置的兩側與其鄰接的M1和M2(M1和M2自然數)厚度調節裝置的操縱變量的校正率bj(j＝-M1，-M1+1，...，-1，1，...，M2-1，M2)用下列公式推導 其中，A』是大小為(M1+M2+1)×(M1+M2+1)的矩陣，是從大小為N×N的矩陣中，提取對應於第i個厚度調節裝置以及與第i個厚度調節裝置兩側分別依次相鄰而鄰接的(M1+M2)個厚度調節裝置的位置而獲得的，此時靜態工藝模型以Y＝AU表示，其中U是傳遞給N個厚度調節裝置的操縱變量(u1，u2，...，uN)的矢量，而Y是對應於各個厚度調節裝置的N個薄片厚度值(y1，y2，...，yN)；εi(i＝-M1，-M11，...，M2-，M2)為0或一個有限值。
8.根據權利要求1的薄片製造方法，其中厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)，並且傳遞給依次相鄰的M個(M是等於2～N的自然數)厚度調節裝置的操縱變量，根據表述待傳遞的操縱變量和經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的對應於各個厚度調節裝置位置的薄片厚度值之間的靜態關係的靜態工藝模型進行校正，以減小傳遞給所述N個厚度調節裝置的操縱變量中的M個依次相鄰的厚度調節裝置的操縱變量的分散。
9.根據權利要求8的薄片製造方法，其中如果傳遞給依次相鄰的M個厚度調節裝置的操縱變量(u』1，u』2，...，u』M)T為矢量U』，對應於各個厚度調節裝置的M個薄片厚度值(y』1，y』2，...，y』M)T為矢量Y』，並且該工藝模型由Y』＝A』U』(A』是大小為M×M的矩陣)表示，則從下列公式推導出校正的操縱變量矢量U」＝(u1」，u2」，...，uM」)，其中採用矩陣A』的M個本徵矢量vi(i＝1，2，...，M)的係數ai(i＝1，2，...，M)，矩陣A』是經所述本徵矢量校正之前通過解操縱變量矢量U』而獲得的，本徵值λi(i＝1，2，...，M)分別和所述本徵矢量以及預定的閾值T1(0＜T1＜1)相對應。U=i=1Nfi(ai,i)vi]]>
10.根據權利要求8的薄片製造方法，其中如果傳遞給依次相鄰的M個厚度調節裝置的操縱變量(u』1，u』2，...，u』M)T為矢量U』，對應於各個厚度調節裝置的M個薄片厚度值(y』1，y』2，...，y』M)T為矢量Y』，並且該靜態工藝模型由Y』＝A』U』(A』是大小為M×M的矩陣)表示，則從下列公式推導出校正的操縱變量矢量U』」＝(u1」，u2」，...，uM」)，其中採用矩陣A』的M個本徵矢量vi(i＝1，2，...，M)的係數ai(i＝1，2，...，M)，矩陣A』是經所述本徵矢量校正之前通過解操縱變量矢量U』而獲得的，本徵值λi(i＝1，2，...，M)分別和所述本徵矢量以及預定的閾值T2(0＜T2＜1)相對應。U=i=1Nfi(ai,i)vi]]>
11.根據權利要求1的薄片製造方法，其中厚度調節裝置是加熱型厚度調節裝置；操縱變量的控制是通過控制施加給加熱型厚度調節裝置的熱量來進行的；熱量降低時，熱量的變化調得比熱量增加時大。
12.根據權利要求1的薄片製造方法，其中測量薄片在橫向的厚度分布；求得所測厚度分布值與根據製成的捲筒的預期外直徑側面輪廓而預置的第一目標之間的差別的積分值；根據積分值，對橫向各個位置的第二目標進行校正；根據第二目標值及用估算函數測出的薄片厚度分布值的差別，對施加給厚度調節裝置的操縱變量進行控制。
13.一種用於控制薄片厚度的設備，該設備將根據薄片橫向各個位置上用厚度測量儀測量的薄片厚度值而獲得的操縱變量施加於相應位置上的薄片厚度調節裝置；包括用於推導操縱變量時間序列的操縱變量時間序列推導裝置，其中用於測定未來薄片厚度變化的估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預先計算的；還包括操縱變量傳遞裝置，至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置。
14.根據權利要求13的用於控制薄片厚度的設備，其中操縱變量時間序列推導裝置在生產開始時及穩定生產期間採用不同的估算函數，作為預定估算函數，以確保在生產開始時與穩定生產期間相比，薄片厚度變化的作用相對大於操縱變量的作用。
15.根據權利要求13的用於控制薄片厚度的設備，其中採用的工藝模型用一個轉換函數和一個常數矩陣相乘的乘積表示，常數矩陣中至少對角線分量不為0。
16.根據權利要求13的用於控制薄片厚度的設備，其中操縱變量時間序列推導裝置在薄片橫向上的邊緣部位及中間部位相對應的位置，採用各不相同的係數，作為所述常數矩陣。
17.根據權利要求13的用於控制薄片厚度的設備，其中厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)；裝備有操縱變量計算裝置，用於計算施加於各個調節裝置的操縱變量；還裝備有操縱變量校正裝置，用於校正傳遞給第i個(i＝1，2，...，N)厚度調節裝置的操縱變量，以減小計算的第i個厚度調節裝置的操縱變量與傳遞給靠近第i個厚度調節裝置的厚度調節裝置的操縱變量之間的差別，當此差別不小於預定值T時進行這一校正；同時根據表述待傳遞的操縱變量和在對應於各個厚度調節裝置的位置並經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的薄片厚度值之間關係的靜態工藝模型，校正傳遞到所述附近厚度調節裝置的操縱變量。
18.根據權利要求13的用於控制薄片厚度的設備，其中厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)；裝備有操縱變量校正裝置，用於根據表述待傳遞的操縱變量和在對應於各個厚度調節裝置的位置並經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的薄片厚度值之間關係的靜態工藝模型，校正傳遞給依次相鄰的M個(M等於2～N的自然數)厚度調節裝置的操縱變量，以減小傳遞給所述N個厚度調節裝置的操縱變量中的M個依次相鄰的厚度調節裝置的操縱變量的分散。
19.根據權利要求13的用於控制薄片厚度的設備，其中裝備有積分裝置，用來獲得薄片橫向各個位置的測量厚度值和根據成品捲筒的預期外直徑側面輪廓而預置的第一目標之間的差別的積分值；裝備有第二目標校正裝置，根據積分裝置所獲得的數值，對橫向各個位置的第二目標進行校正；還裝備有操縱變量計算裝置，根據第二期望值校正裝置所獲得的數值與測出的薄片厚度分布值之間的差別，對施加給厚度調節裝置的操縱變量進行計算。
20.一個程序，使計算機在預定的間隔重複操作以下各個步驟一個步驟是輸入薄片橫向各個位置的被測厚度值；另一個步驟是計算各個位置上目標厚度值和被測厚度值之間的差別；又一個步驟是以各個位置的差別為基礎，計算施加於厚度調節裝置的操縱變量，此步驟的特點在於計算操縱變量的步驟中，還包括一個推導操縱變量時間序列的步驟，其中用於測定未來薄片厚度變化的預定估算函數成為最小值，未來薄片厚度的變化是根據所述測量值，並根據表達所述操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而預測的；還有一個步驟是至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給所述厚度調節裝置。
21.根據權利要求20的程序，其中根據測出的薄片厚度值，並根據表示操縱變量與薄片厚度值之間關係的工藝模型而獲得的未來薄片的厚度變化，用預定估算函數進行估算時，採用的工藝模型中，厚度調節裝置的操縱變量和薄片厚度值之間的關係，在薄片橫向的邊緣部位與在中間部位是不同的。
22.根據權利要求20的程序，其中厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)；計算操縱變量的步驟中，包括一個校正傳遞給第i個(i＝1，2，...，N)厚度調節裝置的操縱變量的步驟，以減小計算出的第i個厚度調節裝置的操縱變量與傳遞給附近厚度調節裝置的操縱變量之間的差別，當此差別不小於預定值T時進行這一校正；同時根據表述待傳遞的操縱變量和在對應於各個厚度調節裝置的位置並經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的薄片厚度值之間關係的靜態工藝模型，校正傳遞到所述附近厚度調節裝置的操縱變量，校正後的各個操縱變量傳遞給各個厚度調節裝置。
23.根據權利要求20的程序，其中厚度調節裝置的數量為N(N等於或大於2的自然數)；計算操縱變量的步驟中包括一個校正操縱變量的步驟，這一步驟是根據表述待傳遞的操縱變量和經過足夠時間後通過操縱變量所獲得的對應於各個厚度調節裝置位置的薄片厚度值之間關係的靜態工藝模型進行的，以減小傳遞給被計算的操縱變量中M個(M等於或大於2的自然數)依次相鄰的厚度調節裝置的操縱變量的分散，校正後的各個操縱變量傳遞給各個厚度調節裝置。
24.根據權利要求20的程序，其中計算操縱變量的步驟中包括一個步驟，對測量的厚度值和根據成品捲筒的預期外直徑側面輪廓而預置的第一目標之間的差別的積分值進行推導；另一個步驟，根據所述積分值，對各個測量位置的第二目標進行校正；還有一個步驟，根據第二目標值與測出的薄片厚度值之間的差別，對施加給厚度調節裝置的操縱變量進行計算。
25.根據權利要求20的程序，其中厚度調節裝置是加熱型厚度調節裝置；操縱變量的控制是通過控制施加給加熱型厚度調節裝置的熱量來進行的；操縱變量計算步驟對熱量進行計算，以確保熱量降低時熱量的變化調得比熱量增加時大。
26.一種可由計算機讀取的存儲介質，存儲權利要求20中提出的程序。
27.採用帶有多個厚度調節裝置的模具，對原材料進行擠壓、模塑而獲得的薄片，其特徵在於，薄片橫向的厚度側面輪廓的能譜由下列公式表示P＝F(ω)F(ω)*F=-f(x)e-jxdx]]>(其中，f(x)是薄片在橫向的厚度側面輪廓(單位μm)，F(ω)是f(x)的傅立葉變換式，x是薄片在橫向的一個位置(單位m)，ω是波數(單位m-1)，F(ω)*是F(ω)的共軛複數，j是一個虛數，而且j2＝-1)，平均薄片厚度T(μm)滿足下列關係小於預定波數a的能的平均值x1≤0.2×T2，並且＜等於或大于波數a的能的平均值x2。
28.根據權利要求27的薄片，其中薄片橫向厚度側面輪廓的能譜中，小於預定波數a的能的平均值X1小于波數a～100m-1的能的平均值x2。
29.根據權利要求27的薄片，滿足X1≤0.5×X2的條件。
30.根據權利要求27的薄片，其中波數a為3m-1～30m-1。
31.根據權利要求27的薄片，其中波數a等於1/(厚度調節裝置的一個間隔×薄片橫向的拉伸比)。
32.根據權利要求27的薄片，該薄片滿足0.5×(1/波數a)≤(振幅)≤5×(1/波數a)的條件。
33.根據權利要求27的薄片，是一種塑料薄膜。
全文摘要
一種薄片厚度的控制方法，薄片通過將材料從帶有多個厚度調節裝置的模具擠壓而製備，按照預定間隔重複進行以下各個步驟(1)在橫向測量薄片厚度分布；(2)採用專門的估算函數，並根據表示操縱變量與薄片厚度以及薄片厚度測量值之間關係的工藝模型，估算薄片厚度的預定未來變化，並推導出操縱變量時間序列，使估算函數成為最小值；(3)至少將所獲操縱變量時間序列的第一個操縱變量傳遞給厚度調節裝置。
文檔編號B29C47/92GK1395523SQ01803992
公開日2003年2月5日 申請日期2001年9月17日 優先權日2000年9月21日
發明者平田肇, 上原正嗣, 寺尾次郎, 中井康博 申請人:東麗株式會社